Đang tải... (xem toàn văn)
CÔNG NGHỆ FRAMERELAY Trong giai đoạn cuộc cách mạng về công nghệ thông tin và điện tử viễn thông đang diễn ra hiện nay,có rất nhiều phương thức đã được đưa ra thảo luận và thử nghiệm để xây dựng nền tảng mạng lưới cung cấp các dịch vụ truyền số liệu.Theo xu thế chung ,tất cả các dữ liệu thoại và phi thoại dần dần sẽ tiến tới dược sử dụng trên nền mạng thông tin băng rộng tích hợp IBCN (Integrated Broadband Communication Network).Trên cơ sở mạng IBCN ,ngoài các dịch vụ truyền thống về thoại và truyền số liệu còn cung cấp rất nhiều dịch vụ liên quan tới các hình ảnh động và dịch vụ từ xa như : truyền hình chất lượng cao, hội thảo truyền hình, thư viện số, video theo yêu cầu… Quá trình hướng tới mạng IBCN hiện tại có thể xem như có hai con đường : Hướng thứ nhất là từ mạng điện thoái truyền thống tiến tới xây dựng mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN (Integrated Service Digital network) rồi tiến tới BISDN hay IBCN.Hướng thứ hai là từ mạng phi thoại tức là mạng truyền số liệu tiến tới xây dựng mạng chuyển khung (Frame Relay) rồi mạng truyền dẫn không đồng bộ ATM để làm nền tảng cho IBCN. Với sự phát triển của công nghệ thông tin, nhu cầu kết nối mạng LAN (Local Area Network) với nhau hay nói tổng quát hơn là nhu cầu thiết lập mạng truyền số liệu riêng với thông lượng cao trên cơ sở mạng truyền số liệu công cộng ở nước ta đang phát triển nhanh dẫn tới viêc thiết kế mạng kết nối mạng LAN với mạng LAN trở thành nhu cầu cần thiết cho nhiều nơi.Vì vậy trong bài này chúng tôi giới thiệu công nghệ FrameRelay với những ưu điểm của nó như là một công nghệ sẽ được ứng dụng trên mạng truyền số liệu ở nước ta.Sau đó sẽ trình bày một số ưu điểm chính của mạng truyền số liệu với công nghệ này. FrameRelay bắt đầu được đưa ra như tiêu chuẩn của một trong những giao thức truyền số liệu từ năm 1984 trong hội nghị của tổ chức liên minh viễn thông thế giới ITUT lúc đó gọi là CCITT (Consultative Committee for International Telegraph Telephone) và cũng được viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ ANSY đưa ra tiêu chuẩn ANSY vào năm đó Mục tiêu chính của FrameRelay cũng giống như nhiều tiêu chuẩn khác, đó là tạo ra một giao diện chuẩn để kết nối các thiết bị của nhiều nhà sản xuất khác nhau giữa người dung với mạng UNI (User to Network Interface).Frame relay được thế kế nhằm cung cấp dịch vụ chuyển khung nhanh cho các ứng dụng số liệu tương tự như X25 và ATM Theo số liệu của diễn đàn Framerelay thì nguyên nhân để người dùng sử dụng mạng Framerelay là Kết nối LAN to LAN :31% Tạo mạng truyền ảnh :31% Tốc độ cao :29% Giá thành hợp lý :24% Dễ dung độ tin cậy cao:16% Xử lý giao dịch phân tán: 16% Hội thảo Video: 5% Rõ rang các ứng dụng trên mạng Framerelay đều ứng dụng khả năng truyền số liệu tốc độ cao và cần tới dịch vụ băng tần rộng có tính đến khả năng bùng nổ lưu lượng (Traffic Bursty) mà ở các công nghệ cũ hơn như chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói không thể tạo ra Khuôn dạng gói dữ liệu Framerelay: Do Framerelay được xây dựng bắt nguồn từ ý tưởng HDLC (High Dât Link Control) nên cấu trúc gói tin Framerelay cũng tương tự như cấu trúc HDLC Flag CA Data Error check Flag Flag: cờ Error check: Trường kiểm tra lỗi Data: Trường dữ liệu CA: Trường địa chỉ và điều khiển Trong bài này,chúng tôi không trình bày lại toàn bộ các tham số và các thông tin về cấu trúc chi tiết của gói tin kiểu Framerelay mà chỉ tập trung vào các tham số tạo ra sự riêng biệt của công nghệ này để giải quyết những vấn đề quan trọng nhất trong việc xây dựng mạng truyền số liệu. Đó là các tham số liên quan tới việc xử lý tắc nghẽn và các tham số lien quan đến việc thiết lập các hình thức kênh logic để truyền số liệu Để thực hiện nhiệm vụ truyền số liệu, mạng Framerelay sẽ phải giải quyết vấn đề tắc nghẽn thông tin trên mạng, thực chất là vấn đề của tầng mạng trong mô hình 7 lớp OSI. Framerelay làm việc ở tầng liên kết nhưng cũng phải giải quyết vấn đề này để đảm bảo vấn đề chuyển tải thông tin. Hầu hết các mạng truyền số liệu đều sử dụng kỹ thuật điều khiển luồng (flowcontrol) để giải quyết vấn đề tắc nghẽn. Có hai phương pháp giải quyết khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng : Thông báo cho người dung, router, chuyển mạch về sự cố tắc nghẽn xảy ra và thực hiện các công việc nhằm hiệu chỉnh luồng thông tin. Cả hai Phuong pháp này mạng Framerelay đều dung đến các bít BECN (Backward Explicit Congestion Notification) và bít FECN (Forward Explicit congestion Notification) trong trong trường điều khiển. Bít FECN được thiết lập khi có tắc nghẽn để thông báo rằng thủ tục xử lý tắc nghẽn đã được khởi tạo, và tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng của frame có bít FECN tới. Ngược lại, Bít BECN được thiết lập khi có tắc nghẽn để thông báo rằng thủ tục xử lý tắc nghẽn đã được khởi tạo, và tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng ngược frame có bít BECN tới.Khi các bít này được thiết lập thì mạng phải dung đến một kênh logic dự phòng để chuyển để chuyển các thông tin để xử lý tắc nghẽn. Đó là kênh với mã nhận dạng DLCI (Data Link Connection Identifier) số 1023. Các kênh với mã nhận dạng DLCI nhỏ hơn được dung để truyền dữ liệu người dùng. Kênh ảo cố định PVC (Permanent Virtual Circuit): Mỗi thiết bị đầu cuối mạng WAN phải có một địa chỉ gọi là DNA (Data Network Address) để các thiết bị đầu cuối khác có thể gọi được. Đối với mỗi DNA ta có thể tạo nhiều kênh ảo bằng cách sử dụng các DLCI. Với mỗi cặp DNA, ta có thể tạo một số kênh ảo cố định kết nối chúng và khi có các cuộc trao đổi thông tin giữa chúng mạng không cần phải xử lý các gói tin thiết lập cuộc gọi. Kênh ảo chuyển mạch (Switch Virtual Circuit): Ngoài kênh ảo cố định, FrameRelay còn có khả năng cung cấp kênh ảo chuyển mạch SVC. Ý nghĩa của nó là khi có nhu cầu kết nối giữa hai thiết bị đầu cuối, thiết bị gọi sẽ gửi yêu cầu tới mạng bằng một gói tin Setup. Mạng nhận gói tin này xem xét các tham số, nếu là hợp lệ thì gói tin sẽ được gửi tới thiết bị đầu cuối bị gọi. Nếu cuộc gọi được chấp nhận thì đầu cuối bị gọi sẽ gửi lại đầu cuối gọi gói tin Connec. Đầu cuối gọi sau khi nhận được gói tin Connec do thiết bị đầu cuối bị gọi gửi tới thông qua mạng nó sẽ gửi tiếp gói tin Connec Acknowledge tới mạng và được mạng xác định và mạng gửi gói tin này tới thiết bị đầu cuối bị gọi. Sauk hi kết thúc giai đoạn thiết lập cuộc gọi, các đầu cuối sẽ chuyển sang giai đoạn trao đổi thông tin cho nhau. Kênh ảo nối đa điểm MVC (Muilticast Virtual Circuit): Mạng Framerelay có thể cung cấp khả năng phát và nhận số liệu giữa một đầu cuối với nhiều đầu cuối khác nhờ kỹ thuật MVC. Hiện nay kỹ thuật này đang được áp dụng với loai kênh ảo PVC còn với SVC còn trong giai đoạn nghiên cứu phát triển. Để thực hiện nhiệm vụ này, trong mạng Framerelay có khả năng thiết lập chức năng tạo kênh đa điểm MS (multicast service) qua đó tạo cho đầu cuối gốc mã nhận dạng đa điểm MDLCI để đầu cuối này làm việc một số các đầu cuối khác có DLCI bình thường. Nếu xét trên mô hình 7 lớp OSI thì Framerelay chủ yếu làm việc ở lớp datalink do đó một số chức năng của tầng mạng coi như được chuyển xuống tầng này. Hơn nữa, một số chức năng của tầng này cũng được loại bỏ bớt như các tham số điều khiển luồng,ACK. nhằm giảm độ trễ trong mạng. Điều đó đưa đến khái niệm gọi là mạng không lỗi (Error Free Network) đó là điểm khác nhau cơ bản giữa Framerelay và X.25. Để phân biệt rõ ta xét khái niệm về kiểm tra lỗi. Kiểm tra lỗi khi thực hiện truyền số liệu từ đầu cuối tới thông qua mạng truyền số liệu được chia làm hai loại : đầu cuốiđầu cuối (end to end), điểmđiểm (pointtopoint). Kiểm tra pointtopoint nghĩa là khi người dùng gửi một gói tin đến mạng, mạng sẽ thực hiện trao đổi để đảm bảo gói tin đó là đúng và cũng đảm bảo gói tin đó được truyền tới đích. Kiểm tra loại endtoend là phương pháp mà khi người dung gửi gói tin đến mạng ,mạng sẽ cố gắng gửi gói tin đến đích nhưng trong quá trình chuyển tin có lỗi thì mạng không truyền lại mà bỏ qua để cho thiết bị đầu cuối của khách hàng thực hiện chức năng truyền lại đó. Như vậy việc thực hiện kiểm tra đầu cuối tới đầu cuối sẽ làm giảm độ trễ giữa các thiết bị chuyển mạch bên trong mạng do không phải thực hiện việc truyền lại. Tuy nhiên ưu điểm này chỉ có hiệu quả khi chất lượng truyền dẫn bên trong mạng cao. Nếu không việc thiết bị đầu cuối phải truyền lại nhiều lần sẽ dẫn tới việc chiếm dụng kênh truyền dẫn lâu hơn. Công nghệ chuyển mạch gói X.25 hấp dẫn ở khả năng sử dụng chung cổng và đường truyền, do đó nó có khả năng sử dụng trong tình huống bùng nổ là tình huống hay gặp trong mạng LAN và khi kết nối LANtoLAN. Tuy nhiên trong thực tế khả năng này không có ý nghĩa lớn do thông luợng mạng X.25 thấp (thường bị giới hạn ở tốc độ 128kbps) và do độ trễ lớn do phải xử lý nhiều thông tin trong mạng. Ngược lại,công nghệ chuyển mạch kênh hay tách ghép kênh theo thời gian TDM (Time Division Multiplexer) có thông lượng cao và độ trễ trong mạng rất thấp. Vì thực chất công nghệ này tạo ra các kênh trong suốt (Transparency Channel) tương ứng với tầng vật lý trong mô hình 7 tầng OSI. Do không phải tính toán gì bên trong mạng nên hầu như không có trễ mềm mà chỉ có trễ do khoảng cách và băng tần hạn chế. Tuy vậy công nghệ này tạo ra các kênh cố định về tốc độ nên không giải quyết được tình huống bùng nổ lưu lượng do đó chỉ thích hợp với dịch vụ sử dụng băng tần cố định như thoại. Kết hợp hai ưu điểm trên, Framerelay có thông lượng cao với độ trễ thấp nhưng có khả năng sử dụng chung cổng và đường truyền tạo ra mạng ảo. Ngoài ra nó còn sủ dụng một vài kỹ thuật nhằm hỗ trợ việc tổ chức dữ liệu khi truyền dẫn để sử dụng trong tình huống bùng nổ lưu lượng. Dưới đây là bảng so sánh công nghệ Công nghệ Sử dụng khe thời gian cố định Độ trễ Thông lượng STDM X.25 Không Lớn Thấp Có TDM Có Rất nhỏ Cao Không Framerelay Không Nhỏ Cao Có STDM: Tách ghép kênh theo thời gian có thống kênh (Static Time Division Multiplexing) Thông thường khi có nhu cầu xây dựng mạng truyền số liệu dùng riêng trong các công ty, cơ quan…Yêu cầu đặt ra sẽ bao gồm. Dễ sử dụng Mạng lưới linh hoạt và độ sẵn sàng cao Có khả năng mở rộng và nâng cấp Giá thành hợp lý Với những so sánh ở trên rõ ràng Framerelay sẽ đáp ứng được phần lớn những yêu cầu ở trên. Nói cách khác dùng mạng diện rộng với công nghệ Framerelay để thiết kế mạng riêng chúng ta có một số ưu điểm sau. Thời gian thực hiện nhanh Khả năng sử dụng băng tần rộng:2Mbps34Mbps Tận dụng tối đa hiệu suất của băng tần,khi khối lượng thông tin cần truyền lớn ta mới cần tới băng tần rộng còn bình thường ta chỉ cần 64kbps256kbps là đủ Cùng với giao diện vật lý tạo được nhiều kênh logic để dùng Tiết kiệm giá thành của thiết bị nối mạng diện rộng Với xu thế phát triển công nghệ điện tử viễn thông và công nghệ thông tin hiện nay rỗ ràng công nghệ Framerelay vẫn đang phát huy được ưu thế của mình nhất là tạo dựng các mạng diện rộng riêng của các công ty
CÔNG NGHỆ FRAME-RELAY Trong giai đoạn cách mạng công nghệ thông tin điện tử viễn thông diễn nay,có nhiều phương thức đưa thảo luận thử nghiệm để xây dựng tảng mạng lưới cung cấp dịch vụ truyền số liệu.Theo xu chung ,tất liệu thoại phi thoại tiến tới dược sử dụng mạng thơng tin băng rộng tích hợp IBCN (Integrated Broadband Communication Network).Trên sở mạng IBCN ,ngoài dịch vụ truyền thống thoại truyền số liệu cung cấp nhiều dịch vụ liên quan tới hình ảnh động dịch vụ từ xa : truyền hình chất lượng cao, hội thảo truyền hình, thư viện số, video theo yêu cầu… Quá trình hướng tới mạng IBCN xem có hai đường : Hướng thứ từ mạng điện thoái truyền thống tiến tới xây dựng mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN (Integrated Service Digital network) tiến tới BISDN hay IBCN.Hướng thứ hai từ mạng phi thoại tức mạng truyền số liệu tiến tới xây dựng mạng chuyển khung (Frame Relay) mạng truyền dẫn không đồng ATM để làm tảng cho IBCN Với phát triển công nghệ thông tin, nhu cầu kết nối mạng LAN (Local Area Network) với hay nói tổng quát nhu cầu thiết lập mạng truyền số liệu riêng với thông lượng cao sở mạng truyền số liệu công cộng nước ta phát triển nhanh dẫn tới viêc thiết kế mạng kết nối mạng LAN với mạng LAN trở thành nhu cầu cần thiết cho nhiều nơi.Vì chúng tơi giới thiệu cơng nghệ Frame-Relay với ưu điểm công nghệ ứng dụng mạng truyền số liệu nước ta.Sau trình bày số ưu điểm mạng truyền số liệu với công nghệ Frame-Relay bắt đầu đưa tiêu chuẩn giao thức truyền số liệu từ năm 1984 hội nghị tổ chức liên minh viễn thơng giới ITU-T lúc gọi CCITT (Consultative Committee for International Telegraph Telephone) viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ ANSY đưa tiêu chuẩn ANSY vào năm Mục tiêu Frame-Relay giống nhiều tiêu chuẩn khác, tạo giao diện chuẩn để kết nối thiết bị nhiều nhà sản xuất khác nhau- người dung với mạng UNI (User to Network Interface).Frame relay kế nhằm cung cấp dịch vụ chuyển khung nhanh cho ứng dụng số liệu tương tự X25 ATM Theo số liệu diễn đàn Frame-relay nguyên nhân để người dùng sử dụng mạng Frame-relay Kết nối LAN to LAN :31% Tạo mạng truyền ảnh :31% Tốc độ cao :29% Giá thành hợp lý :24% Dễ dung độ tin cậy cao:16% Xử lý giao dịch phân tán: 16% Hội thảo Video: 5% Rõ rang ứng dụng mạng Frame-relay ứng dụng khả truyền số liệu tốc độ cao cần tới dịch vụ băng tần rộng có tính đến khả bùng nổ lưu lượng (Traffic Bursty) mà công nghệ cũ chuyển mạch kênh chuyển mạch gói khơng thể tạo Khn dạng gói liệu Frame-relay: Do Frame-relay xây dựng bắt nguồn từ ý tưởng HDLC (High Dât Link Control) nên cấu trúc gói tin Frame-relay tương tự cấu trúc HDLC Flag C&A Data Error check Flag Flag: cờ Error check: Trường kiểm tra lỗi Data: Trường liệu C&A: Trường địa điều khiển Trong này,chúng tơi khơng trình bày lại tồn tham số thơng tin cấu trúc chi tiết gói tin kiểu Frame-relay mà tập trung vào tham số tạo riêng biệt công nghệ để giải vấn đề quan trọng việc xây dựng mạng truyền số liệu Đó tham số liên quan tới việc xử lý tắc nghẽn tham số lien quan đến việc thiết lập hình thức kênh logic để truyền số liệu Để thực nhiệm vụ truyền số liệu, mạng Frame-relay phải giải vấn đề tắc nghẽn thông tin mạng, thực chất vấn đề tầng mạng mơ hình lớp OSI Frame-relay làm việc tầng liên kết phải giải vấn đề để đảm bảo vấn đề chuyển tải thông tin Hầu hết mạng truyền số liệu sử dụng kỹ thuật điều khiển luồng (flowcontrol) để giải vấn đề tắc nghẽn Có hai phương pháp giải xảy tắc nghẽn mạng : Thông báo cho người dung, router, chuyển mạch cố tắc nghẽn xảy thực công việc nhằm hiệu chỉnh luồng thông tin Cả hai Phuong pháp mạng Frame-relay dung đến bít BECN (Backward Explicit Congestion Notification) bít FECN (Forward Explicit congestion Notification) trong trường điều khiển Bít FECN thiết lập có tắc nghẽn để thơng báo thủ tục xử lý tắc nghẽn khởi tạo, tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng frame có bít FECN tới Ngược lại, Bít BECN thiết lập có tắc nghẽn để thông báo thủ tục xử lý tắc nghẽn khởi tạo, tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng ngược frame có bít BECN tới.Khi bít thiết lập mạng phải dung đến kênh logic dự phòng để chuyển để chuyển thơng tin để xử lý tắc nghẽn Đó kênh với mã nhận dạng DLCI (Data Link Connection Identifier) số 1023 Các kênh với mã nhận dạng DLCI nhỏ dung để truyền liệu người dùng Kênh ảo cố định PVC (Permanent Virtual Circuit): Mỗi thiết bị đầu cuối mạng WAN phải có địa gọi DNA (Data Network Address) để thiết bị đầu cuối khác gọi Đối với DNA ta tạo nhiều kênh ảo cách sử dụng DLCI Với cặp DNA, ta tạo số kênh ảo cố định kết nối chúng có trao đổi thơng tin chúng mạng khơng cần phải xử lý gói tin thiết lập gọi Kênh ảo chuyển mạch (Switch Virtual Circuit): Ngồi kênh ảo cố định, Frame-Relay cịn có khả cung cấp kênh ảo chuyển mạch SVC Ý nghĩa có nhu cầu kết nối hai thiết bị đầu cuối, thiết bị gọi gửi yêu cầu tới mạng gói tin Setup Mạng nhận gói tin xem xét tham số, hợp lệ gói tin gửi tới thiết bị đầu cuối bị gọi Nếu gọi chấp nhận đầu cuối bị gọi gửi lại đầu cuối gọi gói tin Connec Đầu cuối gọi sau nhận gói tin Connec thiết bị đầu cuối bị gọi gửi tới thơng qua mạng gửi tiếp gói tin Connec Acknowledge tới mạng mạng xác định mạng gửi gói tin tới thiết bị đầu cuối bị gọi Sauk hi kết thúc giai đoạn thiết lập gọi, đầu cuối chuyển sang giai đoạn trao đổi thông tin cho Kênh ảo nối đa điểm MVC (Muilticast Virtual Circuit): Mạng Frame-relay cung cấp khả phát nhận số liệu đầu cuối với nhiều đầu cuối khác nhờ kỹ thuật MVC Hiện kỹ thuật áp dụng với loai kênh ảo PVC với SVC giai đoạn nghiên cứu phát triển Để thực nhiệm vụ này, mạng Frame-relay có khả thiết lập chức tạo kênh đa điểm MS (multicast service) qua tạo cho đầu cuối gốc mã nhận dạng đa điểm MDLCI để đầu cuối làm việc số đầu cuối khác có DLCI bình thường Nếu xét mơ hình lớp OSI Frame-relay chủ yếu làm việc lớp data-link số chức tầng mạng coi chuyển xuống tầng Hơn nữa, số chức tầng loại bỏ bớt tham số điều khiển luồng,ACK nhằm giảm độ trễ mạng Điều đưa đến khái niệm gọi mạng khơng lỗi (Error Free Network) điểm khác Frame-relay X.25 Để phân biệt rõ ta xét khái niệm kiểm tra lỗi Kiểm tra lỗi thực truyền số liệu từ đầu cuối tới thông qua mạng truyền số liệu chia làm hai loại : đầu cuối-đầu cuối (end to end), điểm-điểm (point-to-point) Kiểm tra point-to-point nghĩa người dùng gửi gói tin đến mạng, mạng thực trao đổi để đảm bảo gói tin đảm bảo gói tin truyền tới đích Kiểm tra loại end-to-end phương pháp mà người dung gửi gói tin đến mạng ,mạng cố gắng gửi gói tin đến đích q trình chuyển tin có lỗi mạng khơng truyền lại mà bỏ qua thiết bị đầu cuối khách hàng thực chức truyền lại Như việc thực kiểm tra đầu cuối tới đầu cuối làm giảm độ trễ thiết bị chuyển mạch bên mạng thực việc truyền lại Tuy nhiên ưu điểm có hiệu chất lượng truyền dẫn bên mạng cao Nếu không việc thiết bị đầu cuối phải truyền lại nhiều lần dẫn tới việc chiếm dụng kênh truyền dẫn lâu Cơng nghệ chuyển mạch gói X.25 hấp dẫn khả sử dụng chung cổng đường truyền, có khả sử dụng tình bùng nổ tình hay gặp mạng LAN kết nối LAN-to-LAN Tuy nhiên thực tế khả khơng có ý nghĩa lớn thông luợng mạng X.25 thấp (thường bị giới hạn tốc độ 128kbps) độ trễ lớn phải xử lý nhiều thông tin mạng Ngược lại,công nghệ chuyển mạch kênh hay tách ghép kênh theo thời gian TDM (Time Division Multiplexer) có thơng lượng cao độ trễ mạng thấp Vì thực chất cơng nghệ tạo kênh suốt (Transparency Channel) tương ứng với tầng vật lý mơ hình tầng OSI Do khơng phải tính tốn bên mạng nên khơng có trễ mềm mà có trễ khoảng cách băng tần hạn chế Tuy công nghệ tạo kênh cố định tốc độ nên khơng giải tình bùng nổ lưu lượng thích hợp với dịch vụ sử dụng băng tần cố định thoại Kết hợp hai ưu điểm trên, Frame-relay có thơng lượng cao với độ trễ thấp có khả sử dụng chung cổng đường truyền tạo mạng ảo Ngồi cịn sủ dụng vài kỹ thuật nhằm hỗ trợ việc tổ chức liệu truyền dẫn để sử dụng tình bùng nổ lưu lượng Dưới bảng so sánh công nghệ Công nghệ Sử dụng khe Độ trễ thời gian cố Thơng lượng STDM X.25 TDM Frame-relay định Khơng Có Khơng Lớn Rất nhỏ Nhỏ Thấp Cao Cao Có Khơng Có STDM: Tách ghép kênh theo thời gian có thống kênh (Static Time Division Multiplexing) Thơng thường có nhu cầu xây dựng mạng truyền số liệu dùng riêng công ty, quan…Yêu cầu đặt bao gồm Dễ sử dụng Mạng lưới linh hoạt độ sẵn sàng cao Có khả mở rộng nâng cấp Giá thành hợp lý Với so sánh rõ ràng Frame-relay đáp ứng phần lớn yêu cầu Nói cách khác dùng mạng diện rộng với công nghệ Frame-relay để thiết kế mạng riêng có số ưu điểm sau Thời gian thực nhanh Khả sử dụng băng tần rộng:2Mbps-34Mbps Tận dụng tối đa hiệu suất băng tần,khi khối lượng thông tin cần truyền lớn ta cần tới băng tần rộng cịn bình thường ta cần 64kbps-256kbps đủ Cùng với giao diện vật lý tạo nhiều kênh logic để dùng Tiết kiệm giá thành thiết bị nối mạng diện rộng Với xu phát triển công nghệ điện tử viễn thông công nghệ thông tin rỗ ràng công nghệ Frame-relay phát huy ưu tạo dựng mạng diện rộng riêng công ty ,doanh nghiệp,cơ quan… FRAME-RELAY- CHUYỂN MẠCH KHUNG I.Giới thiệu chung Đặc điểm Bước sang thập kỷ 80 đầu thập kỷ 90,cơng nghệ thơng tin có bước tiến nhảy vọt đặc biệt chế tạo sử dụng cáp quang vào mạng truyền dẫn tạo nên chất lượng thong tin cao.Sử dụng thủ tục hỏi đáp X25 để truyền đưa số liệu mạng cáp quang ,câu trả lời lúc nhận tơt nhận đủ.Vấn đề có cần dùng thủ tục Hỏi Đáp nhiều thời gian X25 để truyền đưa số liệu mạng cáp quang hay không ? Và công nghệ Frame Relay đời Frame relay chuyển khung lớn tới 4096 byte gói tiêu chuẩn X25 khuyến cáo dùng 128 byte,không cần thời gian cho việc hỏi đáp,phát lỗi sửa lỗi lớp (No protocol at Netửok layer) nên Frame Relay có khả chuyển tải nhanh hang chục lần so với X25 tốc độ Frame Relay thích hợp cho truyền số liệu tốc độ cao cho kết nối LAN to LAN cho âm thanh,nhưng diều kiên tiên để sử dung công nghệ Frame relay chất lượng mạng truyền dẫn phải cao Cấu hình chung mạng Frame Relay Cơ sở để taọ mạng Frame relay thiết bị truy nhập mạng FRAD (Frame Relay Acces Device), thiết bị mạng FRND (Frame Relay Network Device), đường nối thiết bị mạng trục Frame Relay Hình vẽ Thiết bị FRAD cá LAN bridge,Lan Router v.v…, Thiết bị FRND Tổng đài chuyển mạch khung (Frame) hay tổng đài chuyển mạch tế bào (Cell Relay-chuyển tải tổng hợp tế bào dịch vụ khác âm thanh, truyền số liệu , video v.v…, tế bào có độ dài 53 byte, phương thức công nghệ ATM) Đường kết nối thiết bị giao diện chung cho FRAD FRND, giao thức ngwoif dùng mạng hay gọi F.R UNI (Frame Relay User Network Interface) Mạng trục Frame Relay tương tự mạng viễn thơ ng khác có nhiều tổng đài kết nối với mạng truyền dẫn,theo thủ tục riêng Trong OSI lớp, lớp - lớp network, Frame Relay khơng dung thủ tục (Transparent) 3.Hoạt động Người sử dụng gửi Frame (khung ) với giao thức LAP-D hay LAP-F (Link Aces Protocol D hay F), chứa thong tin nơi đến thông tin người sử dụng , hệ thống dung thong tin để định tuyến mạng Cơng nghẹ Frame Relay có ưu điểm đặc trưng lớn cho phép người sử dụng dung tốc độ cao mức họ ký khoảng thời gian định, có nghĩa Frame Relay không cố định đoọ rộng băng (Bandưith) cho gọi mà phân phối banwith cách lịnh hoạt điều mà X25 th kênh riêng khơng có.Ví dụ người sử dụng ký hợp đồng sử dụng với tốc độ 64 kb, họ chuyển lượng thông tin lớn, Frame Relay cho phép truyền chúng tốc độ cao 64 kb.hiện tượng gọi bùng nổ -Busting Thực tế mạng lưói rộng lớn có nhiều rngười sủ dụng với số frame chuyển qua chuyển lại , Frame Relay không sử dụng thủ tục sửa lỗi điều hành thông lượng (Flow control) lớp (Network layer ), nên Frame có lỗi bị loại bỏ vấn đề frame đwocj chuyển địâ , ngun van, nhanh chóng khơng bị thừa bị thiếu không đơn giản Để đảm bảo điều Frame relay sử dụng số nghi thức sau (1) DLCI (Data link connection identifier) Nhận dạng đường nối data Cũng X25, đường nối vật lý frame relay có nhiều đường nối ảo , đối tác lien lạc pohân đường nối ảo riền để tránh bị lẫn , gọi tắt DLCI (2) CIR (committed information rate) -Tốc độ cam kết Đây tốc độ khách hang đặt mua mạng lưới phải cam kết thường xuyên đạt tốc độ (3) CBIR (Committied burst information rate)- Tốc độ cam kết bùng nổ thông tin Khi có lượng truyền lớn , mạng lưới cho phép khách hàng truyền tốc độ cam kết CIR tốc độ CBIR khoảng thời gian (Tc) ngắn vài ba giây đợt, điều tuỳ thuộc vào độ “nghẽn” mạng CIR (4) DE bit ( Discard Eligibility bit)- Bit đánh dấu Frame có khả bị loại bỏ Về lý mà nói chuyển Frame vượt qúa tốc độ cam kết , Frame bị loại bỏ bit DE sử dụng.Tuy nhiên chuyển frame với tốc độ lớn CIR hay chí CBIR tuỳ thuộc vào trạng thái mạng Frame relay lúc có độ nghẽn hay nhiều (Thực chất khả mượn dộ rộng băng “Bandwith” người sử dụng khác họ chưa dung đến ) Nếu độ nghẽn mạng nhiều (khi nhiều người làm việc) khả rủi ro bị loại bỏ Frame lớn Khi Frame bị loại bỏ, thiết bị đầu cuối phải phát lại Do mạng Frame relay thủ tục điều hành thong lượng (Flơ control) nên độ nghẽn mạng khơng kiểm sốt đuợc, công nghệ Frame relay sử dụng hai phương pháp sáu để giảm độ nghẽn số frame bị loại bỏ (1) Sử dụng FECN ( Forward explicit congestion notification ): Thơng báo độ nghẽn cho phía thu BECN (Backward Explicit Congestion Notification ) Thơng báo độ nghẽn phí phát Thực chất phương pháp để giảm tốc độ phát mạng lưới có nhiều người sử dụng lúc Hình vẽ Hình vẽ Nguyên lý sử dụng FECN BECN (2) Sử dụng LMI ( Local Manegment Interface ): để thông báo trạng thái nghẽn mạng cho dác thiết bị đầu cuối biết LMI chương trình điều khiển giám sát đoạn kết nối FRAD FRND Cấu trúc khung Frame relay 1.Cấu trúc khung F A I FCS F Hình vẽ 3: Cấu truck Frame relay Cấu trúc khung Frame Relay (Hình vẽ 3) hồn tồn tương tự X25 khác khung có trường địa A dài (2 byte) khơng có trường lệnh C Frame relay khơng có thủ tục hỏi đáp.Tuy nhiên thực tế khơng có nối noà hoàn hảo tới mức tuyệt đối , thu phát khơng có lỗi nhỏ , phải cần tới truờng FCS để phân tích Frame có lỗi theo dõi số thứ tự chúng Cấu trúc khung có phần sau: (1) byte dành cho cờ F (flag) dẫn đầu (2) byte địa A(address) đế biết khung chuyển tới đâu (3) Trường I ( Information) dành cho liệu thong tin có nhiều byte (4) byte cho việc kiển tra khung- FCS ( Frame Check Sequence) để phân tích biết gói thiếu, đủ, đúng, sai sở trả lời cho phía phát biết (5) Và cuối byte cờ F để kết thúc Như cấu trúc khung Frame Relay gói X25 giống có cờ trước mở đường kết thúc để bảo vệ cho liệu thông tin Chi tiết khung (Hình vẽ 4) Byte\bit 1 byte cờ FLAG DLCI ( bit ) DLCI ( bit ) FECN BECN C/R EA DE EA byte địa Trường thông tin (độ dày thay đổi) I FCS byte FCS byte cờ FCS FLAG H.vẽ Chi tiết cấu trúc khung Frame Relay (1) Byte thứ byte cuối cùng: Flag - cờ ln có giá trị 011111110.Thể theo mã Hexal 7E (2) byte tiếp dành cho địa Trong đó: a/ Byte thứ bao gồm : Bít 1-EA: Extended Address.Khi khách hang dung nhiều cần mở rộng thêm địa có nghĩa tăng số DLCI dùng bit mở rộng địa EA Bình thường nhưu hình vẽ giới thiệu giá trị EA byte EA byte Nếu mở rộng hình vẽ EA 0, 0, 1.Theo thứ tự xuống Bít 2-C/R – Command/ respond Bít tương tư thủ tục X25 dùng để hỏi đáp, mạng Frame Relay không dung mà dành cho thiết bị đầu cuối (FRAD) sử dụng cần trao đổi thong tin cho Bit C/R FRAD dặt giá trị giữ nguyên truyền qua mạng FLAG DLCI ( bit ) DLCI ( bit ) FECN BECN C/R DE EA EA DLCI EA Hình vẽ 5.Trường hợp mở rộng byte địa b/ Byte thứ Bit - bit EA Bit - bit DE Bít đánh dấu Frame mà mạng lưới , thiết bị có quyền loại bỏ độ nghẽ mạng cao Mạng lưới FRAD đặt bit DE=1 cho frame phát với tốc độ cao tốc độ khách hàng đăng ký (CIR) mà mạng phải cam kết đảm bảo Tuy nhiên khung Frame chuyển bình thường tới người nhận độ nghẽn mạng thấp, độ nghẽn mạng cao Frame có DE=1 bị loại bỏ trước tiên Bình thường bit DE=0.(Hình vẽ 6) Hình vẽ : Minh hoạ cho bit DE Bc: (Comitted Burst Size): Là số lượng liệu dât tối đa mạng lưới chấp nhận truyền khoảng thời gian Tc Tc: (Committed Rate Measurement Interval): Tc=Bc/CIR khoảng thời gian mà FRAD cho phép gửi Bc chí Be Be (Exess Burst Size): số lượng liệu data tối đa mà mạng không đảm bảo truyền tôt truyền thử xem Bít 3- Bit BECN Bit 4- Bit FECN Hai bit mạng lưới đặt cho nối (Từng DLCI) báo cho FRAD biết để điều hành thong lượng Khi bị nghẽn bit đặt =1 theo trường hựop sau sở hình vẽ Thứ tự Hướng A đến B FECN 10 BECN Ghí Khơng nghẽn B đến A A đến B B đến A A đến B B đến A A đến B B đến A 0 1 0 1 1 Không nghẽn Nghẽn Không nghẽn Không nghẽn Nghẽn Nghẽn Nghẽn Bít đến –Dành cho DLCI (3) Trường thông tin I Trường thong tin Frame thay đổi độ dài nhưung chứa hai loại thong tin thong tin liệu người dung (Application Data hay User Data) thong tin giao thứuc lớp sửi dụng PCI (Protocol Control Information) để thong báo cho lớp tương ứng bên nhận biết (Hình vẽ 7) Bit 1 byte cờ FLAG DLCI ( bit ) DLCI ( bit ) User data FECN BECN PCI Lớp PCI lớp C/R EA DE EA byte địa PCI Lớp Trường thông tin (độ dày thay đổi) FCS byte FCS byte cờ FCS FLAG Hình vẽ 7: Trường thông tin I cấu trúc khung (4) Hai Byte kiểm tra khung - FCS ( Frame Check Sequence ) 11 Hai byte 16 bit để kiểm tra khung (FCS) sát với trường thông tin phần user data thựuc chất kết kiểm tra độ dư theo chu kỳ - CRC ( Cyclic Redundacy Check ) CRC nói chung giá trị tính tốn theo phương pháp riêng phụ thuộc vào tổng số byte khối liệu ( Block of data ), giá trị bên phát gửi sang bên phía thu, bên thu đếm lại so sánh với giá trị bên phát gửi sang, hai giá trị có nghĩa liệu truyền tốt, khác có lỗi Đối với Frame Relay CRC kiểm tra từ bit thứ trường địa bit cuối trường thông tin FCS FRAD phát đếm FRAD đầu thu đếm lại (Các FRND đếm ) hình vẽ Phát hiễn FCS sai đâu Frame bị huỷ Đếm FCS FCS FCS FCS Hình vẽ 8: Kiểm tra lỗi khung gửi FCS III Frame Relay mơ hình OSI lớp Trong mẫu lớp OSI (Open Sýtem Intẻconnection) X25 Frame Relay có mặt lớp duới Hình vẽ Tương tự DTE (Data Terminal Equipment) DCE (Data Circuit Equipment) X25, Frame Relay gọi FRAD ( Frame Relay access Device ) FRND ( Frame Relay Network Device ) Level Lớp vật lý – physical layer Lớp Frame relay định nghĩa giao diện vật lý, điện lý dung chung FRAD FRND, Frame relay dung tốc độ cao nên hay dung giao diện V35 Level Lớp kết nối – Link layer Lớp định nghĩa thể lệ thủ tục kết nối lien lạc , dung cho Frame relay cải tiến từ LAP-D tiêu chuẩn Q922 định nghĩa đựoc sử dụng nhiều (Cấu trúc khung nêu theo LAP-F) Lớp Frame Relay chia thành lớp chức Core Function Upper Function, chức lớp đảm bảo thủ tục kết nối LAP-F Core function:Kiểm sốt để Frame khơng bị đúp hay , kiểm tra độ dài khung, phân tích lỗi truyền dẫn qua FCS, điều khiển nghẽn qua FENC/BECN Upper function: Điều khiển DLCI ( Data LINk Connection Identification ) định nghĩa đường nối Logic FRAD FRND 12 Hình vẽ .Frame relay OSI lớp Level 3.Lớp mạng – Network layer Lớp khơng có thủ tục nhanh nhiều so với X25 hay SNA Lớp mạng định nghĩa khung liệu chuyển dịch hệ thống, đảm bảo định tuyến mạng hay giẫư mạng với nahu Giao thức kết nối mạng X25 X75 giao thức kết nối mạng Frame relay NNI-Network to Network Interface (Hình vẽ 10) Frame relay A Frame relay B NNI Hình vẽ 10: Giao thức kết nối hai mạng Frame Relay IV Tiến triển công nghệ tạo mạng diện rộng WAN Dịch vụ Truyền số liệu Lan to Lan Router X25 X X X Công Nghệ Frame Relay X X X Tiếng nói Video ATM X X X X X Bảng 1: Các dịch vụ sử dụng mạng WAN với công nghệ khác 13 Trên bảng thấy rõ tiến triển cơng nghệ mạng WAN kèm theo khả phát triển dịch vụ đó.Hiên X25,Frame relay ATM mạng cơng cộng (mạng trục) mang tính kế thừa điển hình cho mạngWAN phát triển Cơng nghệ Frame Relay dung phổ biến Mb nên chưa đwocj sử dụng nhiều cho Voice, nhiên có nhiều mạng Frame relay sử dụng tới 34 Mb (E3) 45 MB (T3) để kết hợp tiếng nói, ví dụ Hình vẽ 11 Hình vẽ 11: Các dịch vụ kết hợp công ty Frame relay Mối quan hệ loại công nghệ X25, Frame Relay Cell Relay (Cơ sở ATM) chặt chẽ phát triển mang tính kế thừa phần giao thứuc ,phần mêm chế tạo phần cứng.Biểu đồ sau tạp chí (Diễn đàn Frame Relay giới – Frame Relay Forum ) minh hoạ cho tiến triển Hình vẽ 12 14 Hình vẽ 12 Sự phát triển công nghệ Đầu tiên Frame Relay phần ISDN, dung giao thức LAP-D Như nói , đồng thời Frame relay đwocj hình thành dựa giao thức X25 Cell Relay - chuyển tải Tế bào sở cho dịch vụ B-ISDN (mạng đa dịch vụ băng rông) thực cơng nghệ ATM –Asynchronous Transfer Mode Mục đích ATM gom chuyển tải tất loại hình dịch vụ nhưu số liệu, âm thanh, hình ảnh,video, truyền hình cáp – CATV v.v… Trên đường kết nối tốc độ cao.ATM Frame relay giống nahu số điểm sau Cả hai thiết kế để hoạt động đường truyền dẫn có chất lượng cao Kết nối liên lạc theo kiểu chiếm giữ kênh ( Connection oriented ), thực tế cịn kiểu kết nối khơng chiểm kênh (Connectionles oriented) thực nhiều Internet Có thể chia sẻ độ rộng băng –Bandwith, thực chất mượn Bandwith người khác họ chưa dung đến Cả hai dung thủ tục ISDN Q.931/Q.933 thiết lập gọi Công nghệ ATM chứng tỏ tính ưu việt việc tích hợp tất loại hình dịch vụ, mạng trục lý tưởng kết nối “Xa lộ thông tin”, tiến tới ATM mục đích chung nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tận dụng khả Frame Relay truyền số liệu mà dịch vụ khác Voice 15 Video mạng ATM ( Tuy có tun bố cơng nghệ chuyển mạch Phơtơng - Photonic Switching Technology có khả chuyển tải siêu cao tốc đến Gigabit hay Terabit tương lai gần đưa ATM vào phòng – ATM Adaptation Layer ) đổi từ khung frame sang tế bào ATM cell đổi trở lại phía thu Hình vẽ 13 Hình vẽ 13: Con đường hoà nhập Frame relay Cell relay Từ sở kế tục giao thức mà dẫn đến nhà cung cấp thiết bị Alcatel Nỏtel sản xuất tổng đài truyền số liệu chạy X25 Frame relay, tổng đài chuyển mạch chạy Frame relay lẫn ATM, thuận tiến cho việc hoà nhập kế thừa 16 ... nối mạng diện rộng Với xu phát triển công nghệ điện tử viễn thông công nghệ thông tin rỗ ràng công nghệ Frame-relay phát huy ưu tạo dựng mạng diện rộng riêng công ty ,doanh nghiệp,cơ quan… FRAME-RELAY-... triển công nghệ tạo mạng diện rộng WAN Dịch vụ Truyền số liệu Lan to Lan Router X25 X X X Cơng Nghệ Frame Relay X X X Tiếng nói Video ATM X X X X X Bảng 1: Các dịch vụ sử dụng mạng WAN với công nghệ. .. hỗ trợ việc tổ chức liệu truyền dẫn để sử dụng tình bùng nổ lưu lượng Dưới bảng so sánh công nghệ Công nghệ Sử dụng khe Độ trễ thời gian cố Thông lượng STDM X.25 TDM Frame-relay định Khơng Có